Lemna spp. y Myriophyllum aquaticum del lago de Xochimilco: evaluación como materia prima para la producción de biogás

Abstract

This study evaluated the potential of the aquatic macrophytes Lemna gibba and Myriophyllum aquaticum, collected from Lake Xochimilco (Mexico City), as feedstock for biogas production through anaerobic digestion. The research integrated habitat characterization, physicochemical analysis of water quality, and determination of total, fixed, and volatile solids in both plant biomass and inocula. Sampling was conducted at four sites within the Cuemanco Biological and Aquaculture Research Center canal, where environmental parameters such as pH, dissolved oxygen, temperature, and water depth were recorded. Inorganic nutrients (ammonium, nitrate, and orthophosphate) were quantified using spectrophotometric methods supported by calibration curves with high analytical accuracy. Experimental biodigesters were then operated under mesophilic conditions for 45 days using anaerobic sludge and local sediment as inoculum sources. Results showed differences in energetic performance between species. Myriophyllum aquaticum exhibited higher biogas production efficiency, reaching yields of approximately 305 L/kg of volatile solids, whereas Lemna gibba released higher concentrations of ammoniacal nitrogen in the digestate. Anaerobic sludge promoted greater organic matter degradation, while sediment contributed soluble nutrients and minerals to the system. Both macrophytes demonstrated viability as substrates for anaerobic digestion and renewable energy production. Additionally, the liquid fraction of the digestate showed potential as a biofertilizer, supporting a circular bioeconomy approach aimed at sustainable biomass management and environmental restoration in the Xochimilco wetland ecosystem.

El presente trabajo evaluó el potencial de las macrófitas acuáticas Lemna gibba y Myriophyllum aquaticum, recolectadas en el Lago de Xochimilco, Ciudad de México, como materia prima para la producción de biogás mediante digestión anaerobia. El estudio integró la caracterización ambiental del hábitat, el análisis fisicoquímico del agua y la determinación del contenido de sólidos totales, fijos y volátiles tanto en la biomasa vegetal como en los inóculos empleados. El muestreo se realizó en cuatro puntos del canal del Centro de Investigaciones Biológicas y Acuícolas de Cuemanco, donde se registraron parámetros como pH, oxígeno disuelto, temperatura y profundidad. Asimismo, se determinaron concentraciones de nutrientes inorgánicos (amonio, nitratos y ortofosfatos) mediante análisis espectrofotométricos y curvas de calibración con alta precisión analítica. Posteriormente, se montaron biodigestores experimentales operados en condiciones mesofílicas durante 45 días, utilizando lodo anaerobio y sedimento como fuentes de inóculo. Los resultados indicaron diferencias en el desempeño energético entre ambas especies. Myriophyllum aquaticum presentó mayor eficiencia en la producción de biogás, alcanzando rendimientos cercanos a 305 L/kg de sólidos volátiles, mientras que Lemna gibba mostró mayor liberación de nitrógeno amoniacal en el digestato. El lodo anaerobio favoreció la degradación de la materia orgánica, mientras que el sedimento aportó nutrientes minerales al sistema. Se concluye que ambas macrófitas representan una alternativa viable para la generación de energía renovable y el aprovechamiento sustentable de biomasa acuática asociada a procesos de eutrofización. Además, la fracción líquida residual del proceso presenta potencial como biofertilizante, contribuyendo a estrategias de bioeconomía circular orientadas al manejo ambiental del sistema lacustre de Xochimilco.